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Analytik in der Batterieforschung
Unsere Lösungen

Analytik in der Batterieforschung
Unsere Lösungen

Die Batterie-Branche entwickelt sich permanent weiter. Für Kosten, Leistungsfähigkeit und Sicherheit von Batterien sind die eingesetzten Materialien entscheidend. Eine präzise Analytik in der Batterieforschung sowie eine durchgängige Qualitätskontrolle der Batteriematerialien – von den Ausgangsstoffen bis zu recycelten Komponenten – sind daher ausschlaggebend für die Effizienz und Zuverlässigkeit in der Batterieproduktion.

Unsere wegweisenden Labor- und Prozesslösungen begleiten die unterschiedlichen Phasen der Wertschöpfungskette von Lithium-Ionen-Akkus – von der Analyse der Rohstoffe und Komponenten bis zur Fertigung und abschließenden Qualitätsprüfung sowie dem Recycling der Abfälle.

Erfahren Sie auf dieser Seite, wie wir die Batterieindustrie in allen Phasen der Wertschöpfungskette mit unseren Analysensystemen unterstützen.

 

Zu den Analysenmethoden

Events, Webinare & Wissenswertes

FAQ

Batterie-Lebenszyklus & passende Applikationen

Batterie-Wertschöpfungskette

batterieforschung

Leistungsfähige, sichere und wiederaufladbare Batterien sind für die moderne Wirtschaft unverzichtbar. Die zuverlässige Beschaffung von Rohstoffen und die Vermeidung von Batterieausfällen sind entscheidend, damit Lithium-Ionen-Batterien die Zukunft der alternativen Energien prägen können.

Navigieren Sie sich durch die verschiedenen Phasen der Wertschöpfungskette einer Batterie und erfahren Sie, mit welchen Applikationen Metrohm Sie in den einzelnen Phasen unterstützen kann.

Die untenstehende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über eine Auswahl an Parametern die im Bereich der Upstream-Phase (Rohmaterialien) mit Metrohm-Geräten analysiert werden können.

ParameterAnalysenmethodeMetrohm-Applikation
Wassergehalt in Anoden- & Kathoden-Materialien

Karl Fischer Titration

Nahinfrarotspektroskopie

AB-434

WP-084

Eluierte Anionen und KationenIonenchromatographie 
Reinheit von Lithiumsalzen (LiOH, Li2CO3, LiNO3, LiCl)

Titration

Ionenchromatographie

AN-T-215

AN-T-216

AN-T-181

AN-PAN-1058

Gehalt an Ni, Co, Mn in der Lösung für die Herstellung von Kathodenmaterial (einzelnes Metall oder Mischung)

Titration

Voltammetrie

AN-T-218, WP-084

Analysemethoden in der Batterie-Branche

karl fischer

Karl-Fischer-Titration

Lithium-Ionen-Batterien müssen vollständig frei von Wasser sein (Wasserkonzentration von H2O < 20 mg/kg), da Wasser mit dem Leitsalz, z.B. LiPF6, reagiert, um Flusssäure zu bilden. Die empfindliche coulometrische Karl-Fischer-Titration ist die ideale Methode zur Bestimmung des Wassergehalts. Die Messung des Wassergehaltes von Feststoffe erfolgt nach der Karl-Fischer-Ofenmethode. Dabei wird die Restfeuchtigkeit der Probe verdampft, mit Hilfe eines Trägergases in die Titrierzelle überführt und dort titriert.

karl fischer

Ionenchromatographie

Die Ionenchromatographie (IC) ist eine effiziente und präzise Mehrparametermethode zur Quantifizierung von Verunreinigungen in Lithiumsalzen, Zersetzungsprodukten in Elektrolyten sowie Anionen und Kationen in Eluaten verschiedener Batterierohstoffe.

elektrochemie

Elektrochemie

Unsere speziell entwickelten Potentiostaten/Galvanostaten werden für die Entwicklung und Charakterisierung von Batteriematerialien sowie von fertigen Batterien eingesetzt. Elektrochemische Messungen beruhen auf einer hochpräzisen Steuerung und Messung von Spannung, Strom, elektrischer Ladung oder Impedanz. Voltammetrie ist eine äußerst empfindliche Methode (LODs im Bereich von ppb) zur Analyse elektrochemisch aktiver Substanzen, wie anorganischer oder organischer Ionen. Zum Beispiel ermöglicht die Voltammetrie die gleichzeitige Bestimmung von Nickel, Cobalt und Mangan in Kathodenmaterialien. Diese Technik vereint eine Vielzahl von Anwendungen, kurze Analysezeiten und hohe Präzision mit vergleichsweise geringen Kosten für die erforderliche Instrumentierung.

titration

Potentiometrische Titration

Die potentiometrische Titration eignet sich ideal zur Bestimmung der Reinheit von Lithiumsalzen oder Metallen, die in Kathodenmaterialien wie Cobalt, Nickel, Mangan oder Eisen verwendet werden. Sie wird angewendet, um Standardlösungen zu analysieren, die zur Herstellung von Kathodenmaterialien verwendet werden. Im Gegensatz zu konkurrierenden Methoden wie ICP-MS oder AAS erfordert die Titration keine Verdünnung solcher Proben. Daher sind die Ergebnisse, die durch Titration erhalten werden, zuverlässiger und genauer. Darüber hinaus sind die Betriebs- und Wartungskosten im Vergleich zu ICP-MS oder AAS deutlich niedriger.

prozessanalytik

Prozessanalytik

Im Bereich der Prozessanalytik (PAT) erfolgt die vollständige Automatisierung der Labormethoden, sodass eine kontinuierlich 24/7- Überwachung und zeitnahe Regelung von Prozessen ermöglicht wird. Von der Probenahme, über die Analyse bis hin zur Darstellung der Ergebnisse und Kommunikation an ein übergeordnetes Prozessleitsystem: jeder Schritt erfolgt komplett ohne Bedienereingriff.  Somit sind Prozesszustände permanent im Blick.  

Das Portfolio erstreckt sich dabei von den bewährten Analysenmethoden der nasschemischen Analytik (Titration, Elektrochemie, Photometrie, Ionenchromatographie u.v.m.) bis hin zu weiteren Prozessanalysatoren wie dem 2060 XRF Analyzer (Röntgenfluoreszenz), mit dem z.B. Kobalt, Nickel und Magnesium im Batterierecycling überwacht wird. Spektroskopische Methoden wie der 2060 The NIR Analyzer und der 2060 Raman Analyzer ergänzen im Prozess die Anwendungsmöglichkeiten in der Batterie-Branche wie z.B. die reagenzienfreie Feuchtebestimmung in der Elektrolytherstellung und Schwarzmasse oder die Überwachung von Lithium- bzw. Metallverbindungen u.v.m.. 

Prozessanalysatoren decken aufgrund Ihres vielfältigen Aufbaus eine große Palette an Applikationen entlang der gesamten Wertschöpfungskette in der Batterieproduktion und des Recyclings ab.  

Produkte für die Batterie-Branche

White Paper, Webinare & mehr

Leitfaden zu Forschung und Entwicklung im Bereich Lithium-Ionen-Akkus

Download kostenfreies White Paper

In diesem White Paper werden die Grundlagen der Lithium-Ionen-Akku-Technologie vorgestellt und der Leser durch die massgeblichen Verfahren und Fachausdrücke der Forschung zu Lithium-Ionen-Akkus geführt.

White Paper: Qualitätskontrolle der analytischen Parameter in der Batterieproduktion

Download kostenfreies White Paper

In diesem White Paper wird erläutert, wie Titration und Ionenchromatographie zur Überwachung verschiedener Batteriequalitätsparameter eingesetzt werden können.

FAQ zur Metrohm Batterieforschung

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